JP2020040333A - インクジェット記録装置用の記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録装置用の記録ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020040333A JP2020040333A JP2018170598A JP2018170598A JP2020040333A JP 2020040333 A JP2020040333 A JP 2020040333A JP 2018170598 A JP2018170598 A JP 2018170598A JP 2018170598 A JP2018170598 A JP 2018170598A JP 2020040333 A JP2020040333 A JP 2020040333A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- recording head
- top plate
- joining
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】接合面における接合劣化が進行することを抑制して、汚損等を発生させることのない、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供すること。【解決手段】天板47を接合されてインクを吐出するノズルが形成されると共にインク流路内にインクの吐出圧力を発生させるヒータが埋設されているヒータ基板46を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッド21であって、天板に、ノズルに連通する共通液室33やインクタンクに連通するインク供給口34とは別に形成する接合空間52に接着剤を充填することで接合材53がヒータ基板46に接合されている。【選択図】図9
Description
本発明は、インクの漏れを信頼性高く抑制して高品質にインクを吐出するインクジェット記録装置用の記録ヘッドに関する。
インクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク流路内の圧力を制御することによりノズルからインクを吐出して画像を記録形成するようになっている。近年の記録ヘッドでは、シリコンウェハ上に半導体プロセスでインク流路等を形成して天板を接合することによって高密度にノズルを形成することにより高精細な画像記録を実現している(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載の記録ヘッドは、ノズルに連通するインク流路が形成されているシリコン製部材に天板を接合することによりインク流路が形成されている。
しかしながら、特許文献1に記載の記録ヘッドにあっては、インク流路のシリコン製部材と天板との接合面に接合不良が生じる場合があり、その場合には、インク流路からインクが漏れるリークが発生する。この記録ヘッドでは、そのインクリークが生じると、液室の気密性劣化に起因するインクの吐出精度の低下と共に記録媒体の汚損等が発生してしまう場合がある。
特に、例えば、ノズル形成面を精度良く作製しようとする場合には、そのノズルの形成面を構成する部材の角同士を高精度に突き合わせて接合することにより、ノズル形成面自体を高品質な平面に接合して形成することができる。また、その背面側の接合面の外側には封止材を存在させてインクリークを生じ難くすることができる。
これに対して、ノズルの並列方向の両端側の接合面では、ノズル形成面側から背面側に向かう側辺側に位置することから、その側辺全体での接合面間距離を一定にして接合品質を確保することが難しく、接合不良の発生の可能性が高くなってしまう。すると、その接合不良箇所にインクが侵入して経時劣化による剥離などが生じることによってインクリークを発生させてしまう場合がある。
そこで、本発明は、接合面における接合劣化が進行することを抑制して、汚損等を発生させることのない、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供することを目的としている。
上記課題を解決するインクジェット記録装置用の記録ヘッドの発明の一態様は、インクを吐出するノズルと、該ノズルから吐出させる前記インクを溜めるインク溜まりと、該インク溜まり内に前記インクの吐出圧力を発生させる圧力発生手段と、前記インク溜まりから前記ノズルに連通するインク吐出流路が形成されるインク吐出部材と、を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、前記インク吐出部材は、接合材により接合されて前記インク吐出流路を形成する複数の接合部材により構成され、前記接合部材の接合面の少なくとも一面に、前記接合材を注入可能に開口する注入開口部が形成されていることを特徴とするものである。
このように本発明の一態様によれば、インク吐出部材を構成する接合部材の接合面に形成されている注入開口部に接合材を注入して接合させることができる。また、接合面での剥離などの連続する接合不良が進行することを注入開口部の接合材によって制限することができる。
したがって、インク吐出部材における接合面でインクリークが発生してしまうことを抑制することができ、吐出不良や汚損等を発生させることなく、高品質なインクの吐出を行うことのできるインクジェット記録装置用の記録ヘッドを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図9は本発明の第1実施形態に係る記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置を適用したプリンタの一例を示す図である。
<プリンタの基本構成>
図1において、プリンタ(インクジェット記録装置)100は、接続されているホスト装置200から送られてくる画像データに基づいて各色インクを吐出することによりロール紙Pに画像を記録形成する。ここで、ホスト装置200は、表示装置のモニタ201やキーボード202などの操作入力機器が接続されて各種情報処理を実行可能な、所謂、パーソナルコンピュータにより構成されている。なお、本実施形態では、記録媒体の一例として、ロール状のロール紙Pを用いて説明するが、これに限るものではなく、例えば、所定のサイズにカット済みのカット紙など他の形態であってもよい。また、紙以外の記録媒体に画像形成するプリンタに適用してもよいことは言うまでもない。
図1において、プリンタ(インクジェット記録装置)100は、接続されているホスト装置200から送られてくる画像データに基づいて各色インクを吐出することによりロール紙Pに画像を記録形成する。ここで、ホスト装置200は、表示装置のモニタ201やキーボード202などの操作入力機器が接続されて各種情報処理を実行可能な、所謂、パーソナルコンピュータにより構成されている。なお、本実施形態では、記録媒体の一例として、ロール状のロール紙Pを用いて説明するが、これに限るものではなく、例えば、所定のサイズにカット済みのカット紙など他の形態であってもよい。また、紙以外の記録媒体に画像形成するプリンタに適用してもよいことは言うまでもない。
プリンタ100は、用紙搬送ユニット10と、画像記録ユニット20と、制御ユニット55とを備えて構築されている。プリンタ100は、用紙搬送ユニット10が記録媒体としてセットされるロール紙Pを引き出して画像記録ユニット20による画像形成位置Apを通過させるように搬送しつつ、そのロール紙Pを適宜に不図示のカッタにより切断して装置外に搬出する。プリンタ100は、制御ユニット55がホスト装置200に各種情報をやり取り可能に接続されて、用紙搬送ユニット10や画像記録ユニット20などを駆動制御することにより、受け取った画像データを後述する各色に展開してロール紙Pに画像記録する。
用紙搬送ユニット10は、巻き戻しの負荷が加えられているロール紙Pを引出ローラ対11が挟み込んで送り出すように引き出し、そのロール紙Pを搬送ローラ12が搬送ベルト13との間で挟み込むようにして画像形成位置Apに給送する。この搬送ユニット10は、搬送ローラ12との間に挟まれて搬送ベルト13に支持されつつ画像形成位置Apに送り出されることにより、画像形成されたロール紙Pを搬出ローラ14との間に挟み込むようにして受け取って装置外に搬出する。ここで、搬送ベルト13は、搬送ローラ12や搬出ローラ14とローラ対を構成する位置に配置されている巻き掛けローラ15a、15bと、搬送モータ16の駆動軸の駆動ローラ16dとに巻き掛けられて搬送方向に回転駆動するように設置されている。なお、この搬送ベルト13は、テンションローラ15tが押し付けられて一定の張力を保つように設置されている。
画像記録ユニット20は、インクジェット記録方式を採用する各色の複数の記録ヘッド21を備えて構築されている。記録ヘッド21は、インクタンク21T(図2を参照)内の各色インクIを下面側のロール紙Pに対面するノズル形成面21aのノズル22(図3〜図5を参照)から粒状のインク滴として吐出することによりロール紙Pに画像形成する。記録ヘッド21は、ロール紙Pの搬送方向Aと直交する紙幅方向をノズル列とするように複数個のインクのノズル22が整列されている。すなわち、記録ヘッド21は、ロール紙Pの紙幅一杯を画像形成領域としてカバーする、所謂、フルラインヘッドの長尺形態に形成されている。
ここで、記録ヘッド21は、ノズル22に連通するインク流路39(インク溜まり)に設置されている電熱変換素子(ヒータ46H)に通電して瞬間的に気泡(圧力)を発生させ(図5参照)、そのノズル22からインク滴を吐出させるサーマル方式を採用する。この記録ヘッド21は、サーマル方式に限らず、例えば、インク流路の容量を瞬間的に変化させる圧電素子(ピエゾ素子)を圧力発生手段として設置して、そのノズル22からインク滴を吐出させるピエゾ方式を採用してもよいことはいうまでもない。
この記録ユニット20は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色インクIに別個の記録ヘッド21Y、21M、21C、21Kを備えている。この記録ユニット20では、ロール紙Pの搬送方向Aの上流側から下流側に向かって画像形成に適した順位で画像形成するように、記録ヘッド21K、21C、21M、21Yが順次に並列されている。これにより、記録ヘッド21は、ロール紙Pの搬送に合わせてブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色インクIを選択的に吐出して順次に重ねることによりロール紙Pの一面側にフルカラー画像を記録形成することができる。
また、記録ユニット20は、記録ヘッド21のノズル形成面21aを覆う着脱可能なキャップ23と、そのノズル形成面21aを拭って付着物等を除去することにより清浄にするブレード24とが取り付けられている。ここで、キャップ23とブレード24は、記録ヘッド21が図1中に矢印Bで示す上下方向に移動された後に水平方向に相対移動されることにより、ノズル形成面21a側を閉塞し、また、その清掃を行うようになっている。
キャップ23は、記録ヘッド21のノズル形成面21aに移動して取り付けられることにより、そのノズル形成面21aとの間に閉塞空間を形成する。これにより、記録ヘッド21は、キャップ23が取り付けられることによって、ノズル形成面21aを外気から遮断して無用な付着物や乾燥の促進をできるだけ回避することができる。ここで、記録ヘッド21は、キャップ23により形成されるノズル形成面21aとの間の閉塞空間を後述するように負圧や正圧にすることによってノズル22内のインクIやインクタンク21T内のインクIの品質や量を調整することができる。
ブレード24は、記録ヘッド21のノズル形成面21aに対面接触しつつ移動して残留するインクなどの付着物を拭って清掃する。これにより、記録ヘッド21は、ブレード24によりノズル形成面21aを清浄に保つことができ、残留インクなどによりロール紙Pが汚損してしまうことを回避することができる。ここで、記録ヘッド21のノズル形成面21aは、ブレード24により清浄に拭き取ることができるように、段差等なくノズル22のみが開口する高品質な平面(フェイス面)に加工されている。
ところで、記録ユニット20は、図2に示すように、記録ヘッド21内のインクタンク21Tに貯留されている各色インクIを個々のノズル22から吐出する。この記録ヘッド21には、プリンタ100の下部に配置されているイエロー(Y)などの各色のインクカートリッジ26がチューブよりなるインク流路21Riを介してインクタンク21Tに各色インクIを補充・充填可能に接続されている。この記録ヘッド21は、インクタンク21T内におけるインク残量を、制御ユニット55に接続されている残量センサ59がインクIの液面高さを検出することにより取得される。その制御ユニット55は、図示することを省略するCPUや各種メモリを備えて、取得したインク残量に応じて適宜にインクIの補充・充填制御等を実行する。なお、残量センサ59は、インクタンク21Tの最深部まで延長されている共通導線59aおよび空検知導線59bと、その最上部に位置する満杯検知導線59cとを備えて、制御ユニット55に接続されている。この残量センサ59は、導線59a、59b間で液面下限センサを構成して、導線59a、59c間で液面上限センサを構成して、それぞれインクタンク21T内でのインクIの浸漬に応じた液面高さ検出信号を出力する。
この記録ユニット20は、インクカートリッジ26に加えて廃インクタンク27Tが設置されている。廃インクタンク27は、キャップ23および記録ヘッド21のノズル形成面21aの間に形成される閉塞空間と連通可能に、そのキャップ23に廃インク流路27Rdを介して接続されている。また、廃インクタンク27は、記録ヘッド21内のインクタンク21Tにエア流路27Raを介して連通可能に接続されている。これら廃インク流路27Rdとエア流路27Raは、制御ユニット55により駆動制御されるポンプ28D、28Aがそれぞれ設置されている。
これにより、記録ヘッド21は、ポンプ28Dが駆動されてキャップ23とノズル形成面21aとの間の閉塞空間が廃インク流路27Rdを介して負圧にされることでノズル22内の増粘等した劣化インクが吸引されて廃インクタンク27に廃棄される。この記録ヘッド21では、ノズル22の劣化インクの吸引廃棄により吐出インクの品質が回復される。このとき、記録ヘッド21では、ノズル22内の劣化インクの吸引時にエア流路27Raを介して空気が流入される。
また、記録ヘッド21は、ポンプ28Aが駆動されてインクタンク21T内がエア流路27Raを介して負圧にされることでインクカートリッジ26内のインクIがインク流路21Riを介してインクタンク21Tに補充充填される。
ここで、インク流路21Riは供給フィルタ29Iを介してインクタンク21Tに流体流通可能に接続されており、インクIの補充時などにインクカートリッジ26側から微細な気泡や塵埃等の異物が侵入することを防止されている。エア流路27Raは排出フィルタ29Dを介してインクタンク21Tに流体流通可能に接続されており、ノズル22の吸引時などにインクタンク21T内に塵埃等の異物が侵入することを防止されている。
<記録ヘッドの構造>
記録ヘッド21は、図3の外観斜視図に示すように、ベースプレート31を取り付けたインク供給ケース本体32Hにケースカバー32Cを液密に接合することにより、インクタンク21Tなどの内部構成をインクIの漏れなく内蔵している。なお、記録ヘッド21は、長手方向両端部に備えるネジ孔32nにより不図示の移動機構にネジ止めして設置される。
記録ヘッド21は、図3の外観斜視図に示すように、ベースプレート31を取り付けたインク供給ケース本体32Hにケースカバー32Cを液密に接合することにより、インクタンク21Tなどの内部構成をインクIの漏れなく内蔵している。なお、記録ヘッド21は、長手方向両端部に備えるネジ孔32nにより不図示の移動機構にネジ止めして設置される。
ここで、記録ヘッド21は、簡単に説明すると、図4の内部構成図に示すように、構造要素各部がそれぞれレイアウトされている。ここで、図4(a)は、ケースカバー32Cを外した状態のインク供給ケース本体32Hを示す平面図である。図4(b)は、ケースカバー32Cを取り付けた状態の図4(a)におけるA−A断面図である。図4(c)は、ノズル形成面21a付近を拡大した図4(a)におけるB−B断面図である。
この記録ヘッド21は、ノズル形成面21aに並列されている複数のノズル22に連通する共通液室33にインク供給口34を介してインクタンク21Tに連通されている。インクタンク21Tは、第1液体供給室35と第2液体供給室36に連通している。第1液体供給室35は、供給フィルタ29Iを介して供給ジョイント37Iに連通し、外部のインクカートリッジ26に繋がるインク流路21Ri(チューブ)に連通している。第2液体供給室36は、その供給フィルタ29Iを介在させて第1液体供給室35をインクタンク21Tに繋がる後述の液体供給路38に連通させている。
また、インクタンク21Tは、一部領域が気液分離部41として機能し、この気液分離部41にはエア流路として機能する空気室42が連通している。インク供給口34は、最上部が気液分離部41として機能するメインインク供給室傾斜面43を備えている。このメインインク供給室傾斜面43の最上部の開口が気液分離部41として機能し、また、反対側の最下部の開口が液体連通部44として機能する。このインクタンク21Tは、気液分離部41の延長上にエア連通部45、空気室42および排出フィルタ29Dを介して排出ジョイント37Dに連通し、外部の廃インクタンク27に繋がるエア流路27Ra(チューブ)に連通している。
このインクタンク21Tは、メインインク供給室傾斜面43の最下部開口の液体連通部44を介して上方に延長されてインク供給路として機能する液体供給路38を備える。その液体供給路38は、延長上に供給フィルタ29Iを介在させて外部に連通させる供給ジョイント37Iに繋げるように近傍まで管状を成すように形成されている。ここで、この供給フィルタ29Iは、液体供給室35、36の二室に分離するように設置されている。なお、残量センサ59は、この気液分離部41内に突出する形態で実装されている。
また、ベースプレート31は、セラミックで作製されており、シリコンウェハにより作製されたヒータ基板46が取り付けられて支持している。ヒータ基板46は、後述の流路壁46W間に埋設されている上述のヒータ(電熱変換素子)46Hに通電することによって(図5を参照)サーマル方式によりノズル22からインクを吐出する。このヒータ基板(接合部材)46にシリコン製の天板(接合部材)47が接合されることによりノズル22を備えるインク吐出部材40が形成されてベースプレート31に積層接着されている。このヒータ基板46と天板47の端面側がノズル形成面21a(フェイス面)として機能する。なお、ヒータ基板46、天板47およびベースプレート31は、例えば、銀ペーストなど熱伝導率の高い接着剤を厚さ2μm程度の接着層として、発生する熱を効果的に逃がすように積層接着(接合)するのが好ましい。
このベースプレート31は、ヒータ基板46と電極46Eを介してボンディングワイヤ48Wなどで接続する電気配線基板(PCB)48が不図示の両面テープなどで貼付されて支持されている。その天板47の上面にはインク供給部材50が接合されている。このインク供給部材50は、インク供給ケース本体32Hとケースカバー32Cとが互いに押し当てられてネジ止めされることにより固定されている。このケースカバー32Cがインク供給ケース本体32Hの上面を塞ぐことにより、後述する液室や流路(インク供給路など)等が形成される。なお、このインク供給ケース本体32Hとケースカバー32Cとの接合は、主に接着性の観点からエポキシ系の接着剤などを用いて行うのが好ましい。インク供給部材50としては、成形性、剛性、耐熱性の観点から、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドとポリフェニレンエーテルのアロイ、ポリフェニレンエーテルとポリスチレンのアロイなどを用いたものが好ましい。
<記録ヘッドのノズル周辺構造>
記録ヘッド21は、図4(c)の一部拡大断面立面図および図5の一部拡大斜視図に示すように、天板47がヒータ基板46の接合面側の流路壁46Wに接合されることによりノズル22の開口するノズル形成面21aが形成される。このノズル形成面21aは、上述の清浄化処理時に、ブレード24により残留インクなどを十分に拭き取ることができるように、ヒータ基板46と天板47との角部同士を突き合わせるように接合して段差のない平坦なフェイス面に形成されている。
記録ヘッド21は、図4(c)の一部拡大断面立面図および図5の一部拡大斜視図に示すように、天板47がヒータ基板46の接合面側の流路壁46Wに接合されることによりノズル22の開口するノズル形成面21aが形成される。このノズル形成面21aは、上述の清浄化処理時に、ブレード24により残留インクなどを十分に拭き取ることができるように、ヒータ基板46と天板47との角部同士を突き合わせるように接合して段差のない平坦なフェイス面に形成されている。
この記録ヘッド21は、インクタンク21Tからインク供給口34と共通液室33とを経てノズル22に繋がるインクIの流路(インク溜まり)39が流路壁46W間毎に形成されている。ノズル22は、ヒータ基板46のヒータ46Hが埋設されているヒータ面46hおよび一対の流路壁46Wと、天板47との間に囲まれて管状に形成されたインク流路(インク吐出流路)39の一端側に開口している。このインク供給口34および共通液室33は、天板47の表裏に貫通する形態で形成され、その天板47がヒータ基板46(流路壁46W)に接合されることによりインク流路39に連通してノズル22にインクタンク21T内のインクIを吐出可能に供給する。なお、ヒータ基板46の共通液室33から流路壁46W間のインク流路39に繋がる箇所には、天板47に突き当たる程度に突出する突起46Pが複数形成されており、インクIに塵埃などが混入した異物の通過を制限してノズル22の詰まりを未然に防止する。
また、記録ヘッド21の共通液室33は、天板47のヒータ基板46に対面する側に形成されており、インクタンク21T側のインク供給口34の背面側に位置している。この共通液室33は、ノズル22の反対側のヒータ基板46に形成されている液室枠部材51が天板47に液密に接合されることにより閉塞されて、そのヒータ基板46に接続されるPCB48側へのインクIの流出を規制されている。
ここで、ヒータ基板46の流路壁46W間のインク流路39毎のヒータ面46hに埋設されているヒータ46Hは、例えば、厚さが0.01〜0.5μmでシート抵抗が単位正方形当たり10〜350Ω程度の窒化タンタル等の抵抗体である。このヒータ46Hは、これに限るものではなく、ホウ化ハフニウムなどで形成されたものでもよく、その厚さやシート抵抗も特に限定されるものではない。また、ヒータ46Hは、図示することを省略するが、両端部に通電用のアルミニウム等からなる電極配線が接続されて、その一方にはゲート素子等を含む回路からなる制御用ICにより制御されて、通電をオン/オフするスイッチングトランジスタが接続されている。
ところで、天板47は、ノズル22の大きさのばらつきが小さいノズル形成面21aになるように、ヒータ基板46の流路壁46W側で双方の角部同士を突き合わせた状態で、そのヒータ基板46の液室枠部材51も含めて互いの接合面を対面接触させて接着する手順で接合作業が行われる。このことから、記録ヘッド21では、ヒータ基板46の流路壁46W側よりも液室枠部材51側で天板47との間に隙間が生じ易い。特に、本実施形態の記録ヘッド21のようにノズル22をロール紙P(記録媒体)幅程度に並列させる長尺ヘッドの場合には隙間なく接合作業をすることが難しく隙間が生じ易い。
このような記録ヘッド21では、ヒータ基板46とPCB48とを電気接続する電極46Eやボンディングワイヤ48Wなどを外部環境から保護するために接着剤と同様の封止材をヒータ基板46の液室枠部材51側に充填している。このため、天板47の背面47b側の隙間は、その封止材により閉塞されている。
しかしながら、ヒータ基板46と天板47のノズル22の並列方向の両端側側面には、その封止材が充填されることはないことから、その僅かな隙間からインクIの漏れ(リーク)が生じ易い。また、その両端部の隙間が外部まで至っていない場合でも、その隙間に浸入するインクIとの接触で接着剤(接合材)の劣化(剥離等)が外部に向かって進行してしまう可能性もある。
<本実施形態の天板構造>
そこで、本実施形態の記録ヘッド21の天板47は、図6に示すように、両端側の端部領域47Bに後述する接合空間(注入開口部)52が形成されている。天板47は、長手方向に並列する共通液室33が一面側に開口するように形成されており、上述するように、その共通液室33の背面側に開口して連通するインク供給口34が形成されている。なお、天板47は、共通液室33がインク流路39を介してノズル22に連通し、また、インク供給口34がインクタンク21Tに連通することにより、ノズル22からのインクIの吐出を確保する部材として機能する。
そこで、本実施形態の記録ヘッド21の天板47は、図6に示すように、両端側の端部領域47Bに後述する接合空間(注入開口部)52が形成されている。天板47は、長手方向に並列する共通液室33が一面側に開口するように形成されており、上述するように、その共通液室33の背面側に開口して連通するインク供給口34が形成されている。なお、天板47は、共通液室33がインク流路39を介してノズル22に連通し、また、インク供給口34がインクタンク21Tに連通することにより、ノズル22からのインクIの吐出を確保する部材として機能する。
天板47は、その共通液室33とインク供給口34とが記録ヘッド21のノズル22の並列方向の複数個所に対応するように連続形成されている長尺矩形の板状部材である。この天板47には、そのノズル22の開口準備されていない両端側の端部領域47Bに、共通液室33やインク供給口34のように別部材の流路に連通することなく、両面側に開口して連通する接合空間52が形成されている。天板47の接合空間52は、インク供給口34と概略同一形状(大きめでもよい)に開口して、例えば、上記の接着剤や封止材を接合材53として充填貯留させることで両面側に位置するヒータ基板46とインク供給部材50との開口面積全体での接合を可能にする。
これにより、上述するように、天板47とヒータ基板46との両端側では、その接合面に僅かな隙間が形成され、その隙間にインクIが浸入すると劣化が促進されるが、ヒータ基板46に密着接合する接合材53により両端側外方への進行が阻止される。具体的には、天板47は、両端側の端部領域47Bの接合空間52に充填される接着剤や封止材の接合材53によりヒータ基板46に接合される。このため、天板47の共通液室33に隣接する端部領域47Bに向かう側のヒータ基板46との接合面に接合空間52の接合材53が密着接合している。
なお、接合空間52は、天板47に限るものではなく、ノズル形成面21a以外の面に形成して、一定量の接着剤や封止材を充填して接合可能にすればよい。ただし、接合空間52は、天板47に形成するのが充填作業をし易くして好適である。その接着剤や封止材は上記と別種の接合材としてもよいことは言うまでもない。また、天板47のインク供給部材50との接合面には、複数の溝等を形成して接着による接合強度を強化してもよい。
この天板47は、図7の工程図に示すように、シリコンウェハ62を用いた半導体製造プロセスにより作製されている。
まず、この製造プロセスでは、両面が酸化膜61で覆われたシリコンウェハ62の表面側、すなわち、インク供給口34や接合空間52の形成面にポジ型フォトレジスト63をスピンコートにより塗布する(図7(a))。次いで、そのシリコンウェハ62のポジ型フォトレジスト63に図示しないマスキングを介して紫外線を照射した後に、これを現像してポジ型フォトレジスト63のパターニングを行う(図7(b))。次いで、ポジ型フォトレジスト63のパターニングにより露出している酸化膜61をエッチングにより除去する(図7(c))。同様に、そのシリコンウェハ62の裏面側、すなわち、共通液室33や接合空間52の形成面でも、酸化膜61をエッチングにより除去した後に、ポジ型フォトレジスト63を除去する(図7(d))。これにより、シリコンウェハ62は両面の酸化膜61の形成領域外にインク供給口34や共通液室33や接合空間52の開口パターニングが形成される。
この後に、シリコンウェハ62の両面に残る酸化膜61をマスクとして異方性エッチングを施して、表裏に連通するインク供給口34および共通液室33に加えて、接合空間52をその両面側に開口させる(図7(e))。次いで、シリコンウェハ62の表裏両面に残る酸化膜61を全てエッチングにより除去して天板47を作製する(図7(f))。そして、この天板47を上述の接着層によりヒータ基板46と接合することで、インク吐出部材40として記録ヘッド21に組み付ける部品とする。
ここで、天板47には、例えば、上記の製造プロセス中に、接合空間52とは別に、接着剤のスムーズな注入やエアの混在を抑制するために、その接合空間52に連通する不図示のエア抜き口を設けることが好ましい。これにより、接着剤や封止材の注入が接合空間52内の残留空気により妨げられることを回避することができ、接合材53を天板47とヒータ基板46とに信頼性高く密着させて接合させることができる。なお、このエア抜き口もノズル形成面(フェイス面)21aと異なる面に配置することが好ましい。これにより、注入する接着剤や封止材がエア抜き口からはみ出したとしてもノズル形成面21aの平面度を劣化させることを回避することができ、残留インクを除去するためのブレードを用いたワイプ動作をスムーズに行うことができる。
<本実施形態の天板47の接合工程>
そして、天板47およびヒータ基板46を接合したインク吐出部材40は、後述の接合作業によりベースプレート31に接合されて記録ヘッド21の組み立て部品に作製される。
そして、天板47およびヒータ基板46を接合したインク吐出部材40は、後述の接合作業によりベースプレート31に接合されて記録ヘッド21の組み立て部品に作製される。
まず、この接合作業では、図8(a)および図8(b)に示すように、天板47およびヒータ基板46のインク吐出部材40を上述の接着剤を用いる接合作業によりベースプレート31に接着接合する。次いで、このインク吐出部材40のヒータ基板46のヒータ46HにPCB48をワイヤボンディングにより電気接続する。次いで、図8(c)および図8(d)に示すように、インク吐出部材40の露出する天板47の接合空間52内に、例えば、ディスペンサなどにより上述の接着剤や封止材を充填してヒータ基板46側にその接着剤の接合材53を接着接合させる。また、天板47のノズル形成面21aの背面47b側に位置してヒータ基板46とPCB48との間のワイヤボンディングを埋めるように、同一の(同一でなくてもよい)接着剤をディスペンサなどから吐出して封止する。
ここで、この接着剤や封止材としては、特に限定されないが、例えば、硬化した後に弾性体となるシリコーン系材料を選択するのが接合状態を維持することができて好ましい。これにより、天板47とヒータ基板46との接合面における熱伝導効率や熱変形応力を確保して製造時に発生する両端部における損傷を抑制することができる。なお、接着剤や封止材は、例えば、モメンティブ(登録商標)製のTSE399やTN3705、セメダイン(登録商標)製のスーパーXシリーズ、スリーボンド(登録商標)製のTB1539やTB1224G、コニシ(登録商標)製のSL220LBなどが挙げられる。また、接着剤や封止材としては、エポキシ系材料も好適に使用でき、このエポキシ系材料は架橋構造を作り易く、インクによる経時劣化が起こり難く好適である。このエポキシ系材料の接着剤や封止材の場合には、天板47とヒータ基板46との密着性不足によるインクリークを長期間抑制することができる。例えば、このエポキシ系の接着剤としては、味の素ファインテクノ製のAE−400シリーズやAE−900シリーズ、スリーボンド製のTB2217HやTB2202、ヘンケル(登録商標)製のDP1006や2025JHなどが挙げられる。
この後に、インク吐出部材40の天板47の接合空間52内などに吐出注入等した接着剤や封止材(接合材53)の硬化処理を施す。なお、この接着剤の硬化処理としては、種別によって異なるが、常温硬化や加熱硬化で行うことができる。このときに、加熱硬化を行う場合は、PCB48の熱劣化を抑制するために、PCB48をベースプレート31に貼り付ける前に行うようにするのが好ましい。
<本実施形態のインク吐出部材40の接合工程>
このベースプレート31に接合した天板47を備えるインク吐出部材40は、その天板47にインク供給部材50が接合されてネジ止めされることにより接合空間52を閉塞されて記録ヘッド21に組み付けられる。
このベースプレート31に接合した天板47を備えるインク吐出部材40は、その天板47にインク供給部材50が接合されてネジ止めされることにより接合空間52を閉塞されて記録ヘッド21に組み付けられる。
まず、この接合作業では、図9に示すように、天板47の上面47uに液状の上記の接着剤や封止材を塗布して接合層54Aを形成し、その上面47uにインク供給部材50の下面50bを位置決めしつつ押し当てて、その状態を維持するようにネジ止め固定する。この接合層54Aは、天板47とインク供給部材50との間で押し潰されつつ、その両面47u、50bにおける表面粗さや部材間の隙間に接着剤が浸入することにより所望の強度で接合するとともに、その隙間を封止する。
このとき、接合層54Aは、天板47とインク供給部材50の部材間に浸入して隙間を埋めて行く。このうちのインク供給部材50は、図4(c)に示すように、天板47のノズル形成面21aよりも奥まっているとともに、接合層54Aの接着剤は、表面張力によってそのノズル形成面21aよりも前面側に(インクの吐出方向に)はみ出ることはない。
次いで、インク吐出部材40における天板47の接合空間52の並列方向端面に位置する側面40sとインク供給部材50の内側面50sの互いの対向面間の隙間には、上記の接着剤や封止材を注入充填してその対向面間を接合する接合層54Bを形成する。
このとき、その対向面40s、50sにはノズル形成面21a側またはその背面側のいずれから接着剤や封止材を注入してもよい。さらに、その接着剤や封止材としては、記録ヘッド21が幅広長尺な部材同士を接合等することから、熱膨張や硬化熱により変形やクラック等の損傷が生じないように、常温硬化型でさらに弾性を有する材料を選択使用するのが好ましい。ここで、この接合層54Bは、上述の接合層54Aと同様に、天板47の上面47uとインク吐出部材40の側面40sとに上記の接着剤を塗布してインク供給部材50との間を接合するように形成してもよい。
このように本実施形態の記録ヘッド21においては、天板47に、通常の半導体製造プロセスによって共通液室33およびインク供給口34と共に接合空間52を形成して接着剤を充填した接合材53によりヒータ基板46を接合している。このため、通常の製造工程を大きく変更することなく、インクIの流通する共通液室33に隣接する天板47の両端側の端部領域47Bにおいて、薄膜の接着層に加えて、接合空間52の接合材53をヒータ基板46に接合させることができる。
したがって、天板47とヒータ基板46の接合面で、共通液室33内のインクIが端部領域47B側の隙間に侵入しても、そのインクIによる劣化(剥離)の進行をヒータ基板46に密着接合する接合空間52の接合材53により制限できる。その結果、天板47の両端側からのインクIのリークを未然に防止して高品質な画像形成を実行することのできるプリンタ100を提供することができる。
ここで、本実施形態のプリンタ100の記録ヘッド21は、ロール紙Pの紙幅の全域に亘って対面する長尺なノズル形成面21aを有するが、これに限るものではない。本実施形態の接合空間52と接合材53は、紙幅方向に移動する短尺な記録ヘッドにも適用してもよいことは言うまでもない。
次に、図10は本発明の第2実施形態に係る記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置を適用したプリンタの一例を示す図である。ここで、本実施形態は、上述実施形態と略同様に構成されているので、同様の構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。
<プリンタの基本構成>
プリンタ100の記録ヘッド21は、図10に示すように、共通液室33およびインク供給口34が表裏にそれぞれ形成されて、両端側の端部領域147Bのそれぞれに接合空間152を形成されている天板147がヒータ基板46に接合されている。
プリンタ100の記録ヘッド21は、図10に示すように、共通液室33およびインク供給口34が表裏にそれぞれ形成されて、両端側の端部領域147Bのそれぞれに接合空間152を形成されている天板147がヒータ基板46に接合されている。
天板147の接合空間152は、上述実施形態の接合空間52のように両面側に開口して連通することなく、ヒータ基板46との接合面側のみで、共通液室33の開口形状をノズル形成面21aの反対側の背面147bまで延長させた形状で開口している。この天板147の接合空間152には、上述実施形態の接合空間52と同様に、上記の接着剤や封止材を注入充填されて天板147自体とヒータ基板46とを開口面積全体で接合する接合材53が形成される。この天板147は、ヒータ基板46と共にインク吐出部材40を構成して、ベースプレート31に接着接合されて記録ヘッド21に組み付けられる。
これにより、天板147でも、ヒータ基板46に接合空間152の接合材53が密着接合して、その天板147とヒータ基板46との接合面に形成される隙間にインクIが浸入して劣化(剥離)が進行することを制限することができる。
このように本実施形態の記録ヘッド21においては、上述実施形態による作用効果に加えて、接合空間152を天板147のノズル形成面21aの反対側背面まで延長開口して接合材53によるヒータ基板46への接合面を拡大することができる。
したがって、天板47とヒータ基板46の接合面における隙間へのインクIの侵入による劣化(剥離)の進行を接合材53のより大きな接合面積でより確実に制限することができる。この結果、天板147の両端側からのインクIのリークを未然に防止して高品質な画像形成を実行することのできるプリンタ100を提供することができる。
ここで、本実施形態では、天板147の一面側のみに開口する接合空間152を形成するが、これに限らず、両面側に開口してもよい。しかしながら、天板147の両面側に接合空間152を開口させると、天板147の端辺がノズル形成面21a側のみとなってハンドリング上の問題が発生する場合がある。このため、本実施形態のように片面のみに接合空間152を開口させる形状に形成するのが好適である。
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
10……用紙搬送ユニット
20……画像記録ユニット
21……記録ヘッド
21T……インクタンク
21a……ノズル形成面
22……ノズル
23……キャップ
24……ブレード
31……ベースプレート
33……共通液室
34……インク供給口
39……インク流路
40……インク吐出部材
46……ヒータ基板
46H……ヒータ
47、147……天板
47B、147B……端部領域
52、152……接合空間
53……接合材
54A、54B……接合層
100……プリンタ
200……ホスト装置
A……搬送方向
Ap……画像形成位置
I……インク
P……ロール紙
20……画像記録ユニット
21……記録ヘッド
21T……インクタンク
21a……ノズル形成面
22……ノズル
23……キャップ
24……ブレード
31……ベースプレート
33……共通液室
34……インク供給口
39……インク流路
40……インク吐出部材
46……ヒータ基板
46H……ヒータ
47、147……天板
47B、147B……端部領域
52、152……接合空間
53……接合材
54A、54B……接合層
100……プリンタ
200……ホスト装置
A……搬送方向
Ap……画像形成位置
I……インク
P……ロール紙
Claims (7)
- インクを吐出するノズルと、該ノズルから吐出させる前記インクを溜めるインク溜まりと、該インク溜まり内に前記インクの吐出圧力を発生させる圧力発生手段と、前記インク溜まりから前記ノズルに連通するインク吐出流路が形成されるインク吐出部材と、を備えるインクジェット記録装置用の記録ヘッドであって、
前記インク吐出部材は、接合材により接合されて前記インク吐出流路を形成する複数の接合部材により構成され、
前記接合部材の接合面の少なくとも一面に、前記接合材を注入可能に開口する注入開口部が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置用の記録ヘッド。 - 前記接合部材の一つは、前記インク吐出流路で前記インクの吐出圧力を発生可能に当該インク吐出流路の一面側を閉止するように接合される天板を構成し、
前記天板に前記注入開口部が形成されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。 - 前記注入開口部は、前記ノズルを形成されるノズル形成面と異なる面に開口するように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
- 前記注入開口部は、前記接合部材の前記接合面から当該接合面の背面まで連通して開口するように形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
- 前記注入開口部は、注入される前記接合材を貯留可能な空間に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
- 前記接合材は、シリコーン系またはエポキシ系の充填接合可能な封止材により構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置用の記録ヘッド。
- 上記の請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の記録ヘッドを備えて、前記ノズルから前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録形成することを特徴とするインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018170598A JP2020040333A (ja) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | インクジェット記録装置用の記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018170598A JP2020040333A (ja) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | インクジェット記録装置用の記録ヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020040333A true JP2020040333A (ja) | 2020-03-19 |
Family
ID=69799109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018170598A Pending JP2020040333A (ja) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | インクジェット記録装置用の記録ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020040333A (ja) |
-
2018
- 2018-09-12 JP JP2018170598A patent/JP2020040333A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8651631B2 (en) | Liquid jet head, liquid jet apparatus, and method of manufacturing liquid jet head | |
JP6583625B2 (ja) | 液体噴射装置 | |
JP2007296660A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP2009292061A (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP5123881B2 (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及び液体噴射ヘッドの液体充填方法 | |
JP2002248771A (ja) | インクジェットヘッドおよびその製造方法、インクジェット記録装置 | |
JP6183586B2 (ja) | 液体噴射装置及び液体噴射装置のクリーニング方法 | |
JP5712896B2 (ja) | 液体吐出装置 | |
JP2020040333A (ja) | インクジェット記録装置用の記録ヘッド | |
JP2010131943A (ja) | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 | |
JP7087521B2 (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2007216474A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
WO2010041519A1 (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの液体充填方法、液体噴射記録装置及びその使用方法 | |
JP2017140727A (ja) | 液体噴射装置 | |
JP2007168220A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 | |
JP2019051603A (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、圧電デバイス | |
JP2014151469A (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP4902477B2 (ja) | インクジェットヘッドユニット | |
JP2009196355A (ja) | 液体吐出ヘッド及び記録装置 | |
JP2000280490A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 | |
JP2004001382A (ja) | インクジェット用プリントヘッド | |
JP2019181853A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 | |
JP2001150668A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP2005246640A (ja) | 液体吐出装置及びその制御方法 | |
JP2005225183A (ja) | 液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法 |